[发明专利]一种抑制微像素LCOS的边缘效应的垂直电极

说明书

本发明公开一种抑制微像素LCOS的边缘效应的垂直电极，属于硅基液晶空间光调制器设计技术领域。本发明所述电极为垂直结构，该液晶系统由玻璃基底，像素电极，感应导体，液晶和硅基底组成；由于垂直电极结构特殊的电极排布，使LCOS在通电工作状态下，相邻像素间的电场成水平，边缘电场的垂直分量得到了很好的抑制。通过软件仿真的仿真结果表明：垂直电极结构下LCOS像素间的边缘场得到最好的抑制效果。

技术领域

本发明涉及一种抑制微像素LCOS的边缘效应的垂直电极，属于硅基液晶空间光调制器设计技术领域。

背景技术

硅基液晶空间光调制器(liquid crystal on silicon，LCOS)是一种在单晶硅上制作的反射式液晶空间光调制器；LCOS的电极底板是用单晶硅做成的，不同于一般的有源像素，TFT结构设计在像素中间，LCOS的驱动电路集成在像素背后的硅基底中，可实现90％以上的像素填充率，增加了光学效率。入射光在反射式器件中所走的光程是通过透射式器件的一倍，反射式器件对入射光的相位调制量相同时，液晶层的厚度只需透射式器件的一半，降低了LCOS器件中所需的液晶层厚度；液晶层厚度降低，液晶装置的响应速度会得到提高，同时减小了边缘电场的畸变效应；对于全息显示技术来说，再现像拥有可满足观察的视场角是必要的，当前的LCOS的全息再现像的视场角仅能达到4.8o，观察者需要正对LCOS屏幕才能看清再现像；由光栅的性质可知，减小LCOS的像素尺寸可增大再现像的视场角；而缩小LCOS的像素之后又会在相邻像素间产生边缘电场。

边缘电场是指电极间的电场并不仅仅垂直分布在电极覆盖区域内，而是有部分电场遗漏入电极之外。边缘电场使LCOS中相邻像素电极间的液晶分子排布产生紊乱，最终影响全息再现效果。通过改变像素电极排布结构可消除微小像素电极的LCOS产生的边缘场效应，对于增大LCOS的全息再现视场角来说是一个直接方法。经过理论推导，像素大小达到纳米级时，再现视场角可增大到60o，当像素大小降低时边缘场问题比较严重，降低了LCOS的衍射效率，使再现像像质模糊。

发明内容

为了消除LCOS器件中的边缘场效应，解决基于LCOS的全息再现技术存在的再现视场角不足，以及再现像像质模糊等问题，本发明提出了一种LCOS的电极排布结构，经过模拟仿真的验证，能够确切对LCOS相邻像素电极间的边缘电场进行抑制，为大视场角全息显示的LCOS器件提供了依据。

本发明通过以下技术方案实现：

一种抑制微像素LCOS边缘效应的垂直电极，所述垂直电极分为三层，第一层包括玻璃基底1、透明电极Ⅰ2、透明电极Ⅱ3、透明电极Ⅲ4、感应导体Ⅰ5、感应导体Ⅱ6，在玻璃基底1下面设有透明电极Ⅰ2、透明电极Ⅱ3、透明电极Ⅲ4，在透明电极Ⅰ2和透明电极Ⅱ3之间插入感应导体Ⅰ5，在透明电极Ⅱ3和透明电极Ⅲ4之间插入感应导体Ⅱ6，其中，透明电极Ⅰ2和透明电极Ⅲ4作为寻址电极，透明电极Ⅱ3作为接地电极；第二层是液晶层7，在两板之间填入液晶；第三层包括硅基底13、反射电极材Ⅰ8、反射电极材Ⅱ9、反射电极材Ⅲ10、感应导体Ⅲ11、感应导体Ⅳ12，在硅基底13上设有反射电极材Ⅰ8、反射电极材Ⅱ9、反射电极材Ⅲ10，反射电极材Ⅰ8和反射电极材Ⅱ9之间设有感应导体Ⅲ11，反射电极材Ⅱ9和反射电极材Ⅲ10之间设有感应导体Ⅳ12；反射电极材Ⅰ8和反射电极材Ⅲ10作为接地电极，反射电极材Ⅱ9作为寻址电极；在工作时，寻址电极透明电极Ⅰ2、透明电极Ⅲ4、反射电极材Ⅱ9接入计算机显卡输入信号电压，与接地电极透明电极Ⅱ3、反射电极材Ⅰ8、反射电极材Ⅲ10相对，产生驱动电压。

优选的，本发明所述上基板选用可透光的玻璃基板，下基板选用稳定不透光的硅基板。

优选的，本发明所述透明电极Ⅰ2、透明电极Ⅱ3、透明电极Ⅲ4选用氧化铟锡，感应导体Ⅰ5、感应导体Ⅱ6选用氧化铟锡，因为氧化铟锡ITO同时具有导电和透光两种性质。

优选的，本发明所述液晶层7中填入的液晶为E7液晶，E7液晶水平介电常数与垂直介电常数差值较大，因此驱动电压不必太高。而且具有较好的相对折射率，对入射光的相位调制量较高。